CN104143281A - 新型双向直流电机演示教具 - Google Patents

Abstract

一种新型双向直流电机演示教具，包括底座，粗线圈，细线圈，一对铜半环A、B，一对电刷A、B，一对磁极，转速表，一对铜滑环；所述电机转轴上绕有粗线圈和细线圈，它们相互缠绕在一起；所述粗线圈连接一对铜半环A，紧靠一对电刷A；所述细线圈连接一对铜半环B，且紧靠一对电刷B；输出端并联转速表，输入端串联直流电流表；由于采用多电刷设计，本发明演示电动机工作原理的同时也演示了发电机工作原理，研究电源电压一定，粗、细线圈对直流电机转速的影响，还可以观察粗、细线圈中的工作电流；可演示直流电动机和直流发电机的可逆过程，并可测定转速、工作电流等电路参数，是操作性很强的直流电机教学研究演示教具。

Description

新型双向直流电机演示教具

技术领域

本发明涉及教学设备直流电机工作原理研究领域，具体涉及一种新型双向直流电机演示教具。

背景技术

目前教学用直流电机模型功能单一，多数由固定的定子、转子、电刷、滑环等组成，通电后，以恒定转速转动，用于演示直流电机工作原理；但是，如果要研究直流电机线圈粗细、磁性强场、磁场方向对电机转速、工作电流的影响，就比较困难；且厂家出售的直流电动机模型、直流发电机演示模型都是独立设计，缺少一种合二为一的演示模型，采用双电刷设计，即演示电动机工作原理的同时也演示了发电机工作原理，因此需要一种供教学研究用的直流电机，一体化中学物理电机教学的需要，解决中学物理电机演示教具存在的一些演示功能不足的缺陷。

发明内容

为了便于中学物理电机实验教学研究，本发明解决了中学物理电机演示教具存在的一些演示功能不足的缺陷。

本发明采用如下技术方案，一种新型双向直流电机演示教具，包括底座，粗线圈，细线圈，电机转轴，一对转轴支座，一对铜半环A，一对铜半环B，一对电刷A，一对电刷B，一对磁极，一对距离调节器，一对弹簧，一对粗线圈接线柱，一对转速测定接线柱A，一对转速测定接线柱B，一对细线圈接线柱，转速表，直流电流表，一对铜滑环，交流输出接线柱；所述底座上安装了一对转轴支座，一对转轴支座之间连接电机转轴，电机转轴上绕有粗线圈和细线圈，彼此绝缘，所述细线圈的匝数多于粗线圈的匝数，且相互缠绕在一起；所述粗线圈通过导线连接一对铜半环A，所述一对铜半环A固定于电机转轴上，且紧靠电刷A，所述电刷A通过导线连接粗线圈接线柱；所述细线圈通过导线连接一对铜半环B，所述一对铜半环B固定于电机转轴上，且紧靠电刷B，所述电刷B通过导线连接细线圈接线柱，所述一对磁极位于线圈的两侧，磁场方向垂直于电机转轴，所述一对磁极N、S极方向可调，且它们与线圈的距离可通过旋转一对距离调节器改变，所述一对弹簧能使一对磁极定位；所述一对铜滑环与粗线圈并联，当细线圈接直流电源时，通过交流输出接线柱输出交流电，而当粗线圈接直流电源时，通过机械换向，交流输出接线柱输出的还是交流电；所述电机转轴上安装了多个电刷，其中两对铜半环A、B，一对铜滑环。

进一步地，转速表通过导线连接转速测定接线柱A或转速测定接线柱B，所述转速测定接线柱A与粗线圈接线柱并联，所述转速测定接线柱B与细线圈接线柱并联；所述直流电流表串联在粗线圈接线柱或细线圈接线柱的线路上。

由于本发明采用多电刷结构，且两个线圈彼此独立绝缘，因此，当一个线圈连接直流电源，电机线圈转动；此时，另一个线圈充当发电机的转子，产生的交流电，经过一对铜半环机械换向，从一对电刷输出直流电，且电源输入端、电机输出端可双向交换使用。

本发明的有益效果是：本发明演示电动机工作原理的同时也演示了发电机工作原理，具体演示粗线圈接上直流电源，细线圈用于输出到转速计；或细线圈接上直流电源，粗线圈用于输出到转速计，研究电源电压一定，粗、细线圈对直流电机转速的影响，还可以观察粗、细线圈中的工作电流；可演示一对磁极间距增大或减小时对直流电机转速的影响；还可演示磁极不对称时，电机转轴3对转轴支座5的磨损影响；可演示改变磁极方向、电流方向对直流电机转向的影响；可演示直流电动机和直流发电机的可逆过程，并可测定转速、工作电流等电路参数，是一种操作性很强的直流电机教学研究演示教具。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的直流电机原理方框图；

图3为本发明的直流电机可逆工作原理方框图；

图4为本发明的负载示意图；

其中，1-底座，2-粗线圈，3-细线圈，4-电机转轴，5-转轴支座，6-铜半环A，7-铜半环B，8-电刷A，9-电刷B，10-磁极，11-距离调节器，12-弹簧，13-粗线圈接线柱，14-转速测定接线柱A，15-转速测定接线柱B，16-细线圈接线柱，17-转速表，18-直流电流表，19-LED灯插排，20-小灯泡插排，21-一对铜滑环，22-交流输出接线柱。

具体实施方式

实施例1，如图1、图2、图3、图4所示，一种新型双向直流电机演示教具，包括底座1，粗线圈2，细线圈3，电机转轴4，一对转轴支座5，一对铜半环A6，一对铜半环B7，一对电刷A8，一对电刷B9，一对磁极10，一对距离调节器11，一对弹簧12，一对粗线圈接线柱13，一对转速测定接线柱A14，一对转速测定接线柱B15，一对细线圈接线柱16，转速表17，直流电流表18，LED灯插排19，小灯泡插排20，一对铜滑环21，交流输出接线柱22；所述底座1上安装了一对转轴支座5，一对转轴支座5之间连接电机转轴4，电机转轴4上绕有粗线圈2和细线圈3，彼此绝缘，所述细线圈3的匝数多于粗线圈3的匝数，且相互缠绕在一起，其输入、输出端分开；所述粗线圈2通过导线连接一对铜半环A6，所述一对铜半环A6固定于电机转轴4上，且紧靠电刷A8，所述电刷A8通过导线连接粗线圈接线线柱13；所述细线圈3通过导线连接一对铜半环B7，所述一对铜半环B7固定于电机转轴4上，且紧靠电刷B9，所述电刷B9通过导线连接细线圈接线柱14，所述一对磁极10位于线圈的两侧，磁场方向垂直于电机转轴4，所述一对磁极10N、S极方向可调，且它们与线圈的距离可通过旋转一对距离调节器11改变，所述一对弹簧12能使一对磁极10定位；所述一对铜滑环21与粗线圈2并联，当细线圈3接直流电源时，通过交流输出接线柱22输出交流电，而当粗线圈2接直流电源时，通过机械换向，交流输出接线柱22输出的还是交流电；所述电机转轴4上安装了多个电刷，其中两对铜半环A6、B7，一对铜滑环21。

转速表17通过导线连接转速测定接线柱A14或转速测定接线柱B15，所述转速测定接线柱A14与粗线圈接线柱13并联，所述转速测定接线柱B15与细线圈接线柱16并联；所述直流电流表18串联在粗线圈接线柱13或细线圈接线柱16的线路上，将直流电源通过导线连接于一对细线圈接线柱16，直流电机转动，将LED灯插排19或小灯泡插排20连接于一对粗线圈接线柱13，可演示直流电机工作原理及发电机工作原理，转速表17通过一对转速测定接线柱A14连接于直流发电机的输出端，可测定直流电机或直流发电机的转速。

实施例2，如图1、图3、图4所示，一种新型双向直流电机演示教具，包括底座1，粗线圈2，细线圈3，电机转轴4，一对转轴支座5，一对铜半环A6，一对铜半环B7，一对电刷A8，一对电刷B9，一对磁极10，一对距离调节器11，一对弹簧12，一对粗线圈接线柱13，一对转速测定接线柱A14，一对转速测定接线柱B15，一对细线圈接线柱16，转速表17，直流电流表18， LED灯插排19，小灯泡插排20；将直流电源通过导线连接于一对粗线圈接线柱13，直流电机转动，将LED灯插排19或小灯泡插排20连接于一对转速测定接线柱B15，可演示直流电机可逆工作原理，直流电流表18用于测定发电机输出电流。

由于本发明采用四电刷结构，且两个线圈彼此独立绝缘，因此，当一个线圈连接直流电源，电机线圈转动；此时，另一个线圈充当发电机的转子，产生的交流电，经过一对铜半环机械换向，从一对电刷输出直流电，且电源输入端、电机输出端可双向交换使用。

本发明是一种操作性很强的直流电机教学研究演示教具，可用于研究：

（1）粗线圈接上直流电源，细线圈用于输出到转速计；或细线圈接上直流电源，粗线圈用于输出到转速计，研究电源电压一定，粗、细线圈对直流电机转速的影响，还可以观察粗、细线圈中的工作电流；可演示直流电动机和直流发电机的可逆过程，并可测定转速、工作电流等电路参数。

（2）可演示一对磁极间距增大或减小时对直流电机转速的影响，还可演示磁极不对称时，电机转轴3对转轴支座5的磨损影响；可演示改变磁极方向、电流方向对直流电机转向的影响。

Claims (2)

1.一种新型双向直流电机演示教具，包括底座（1），粗线圈（2），细线圈（3），电机转轴（4），一对转轴支座（5），一对铜半环A（6），一对铜半环B（7），一对电刷A（8），一对电刷B（9），一对磁极（10），转速表（17），直流电流表（18），一对铜滑环（21），交流输出接线柱（22）；其特征在于：所述底座（1）上安装了一对转轴支座（5），一对转轴支座（5）之间连接电机转轴（4），电机转轴（4）上绕有粗线圈（2）和细线圈（3），彼此绝缘，所述细线圈（3）的匝数多于粗线圈（3）的匝数，且相互缠绕在一起；所述粗线圈（2）通过导线连接一对铜半环A（6），所述一对铜半环A（6）固定于电机转轴（4）上，且紧靠一对电刷A（8）；所述细线圈（3）通过导线连接一对铜半环B（7），所述一对铜半环B（7）固定于电机转轴（4）上，且紧靠一对电刷B（9）；所述所述一对铜滑环（21）与粗线圈（2）并联，通过交流输出接线柱（22）输出交流电；所述电机转轴（4）上安装了多个电刷，其中两对铜半环A（6）、B（7），一对铜滑环（21）。

2.根据权利要求1所述的一种新型双向直流电机演示教具，其特征在于：所述转速表（17）通过导线并联在输出端转速测定接线柱A（14）或转速测定接线柱B（15）；所述直流电流表（18）串联输入端在粗线圈接线柱（13）或细线圈接线柱（16）的线路上。